工艺流程题-三年高考(2015-2017)化学试题分项版解析.pdf

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1、专题 19工艺流程题 1【2017 新课标 1卷】 （14 分） Li4Ti5O12和 LiFePO4都是锂离子电池的电极材料， 可利用钛铁矿 （主要成分为FeTiO3， 还含有少量MgO、 SiO2等杂质）来制备，工艺流程如下： 回答下列问题： （1）“ 酸浸 ” 实验中，铁的浸出率结果如下图所示。由图可知，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验 条件为 _ 。 （2）“ 酸浸 ” 后，钛主要以 2 4 TiOCl形式存在，写出相应反应的离子方程式 _。 （3）TiO2 xH2O 沉淀与双氧水、氨水反应 40 min 所得实验结果如下表所示： 温度 /3035404550 TiO2 xH2O

2、转化率 % 9295979388 分析 40 时 TiO2 xH2O 转化率最高的原因 _。 （4）Li2Ti5O15中 Ti 的化合价为 +4，其中过氧键的数目为 _。 （5）若 “ 滤液 ” 中 21 (Mg)0.02mol Lc，加入双氧水和磷酸（设溶液体积增加1 倍） ，使 3 Fe 恰 好沉淀完全即溶液中 351 (Fe )1.0 10mol Lc，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？ （列式计 算） 。FePO4、 Mg3(PO4)2的 Ksp分别为 2224 1.3 101.0 10、。 （6）写出 “ 高温煅烧 ” 中由 FePO4制备 LiFePO4的化学方程式 。 2【2

3、017 新课标 3卷 】（15 分） 重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeO Cr2O3，还含有硅、铝 等杂质。制备流程如图所示： 回答下列问题： （1）步骤的主要反应为：FeO Cr2O3+Na2CO3+NaNO3 高温 Na2CrO4+ Fe2O3+CO2+ NaNO2 上述反应配平后FeO Cr2O3与 NaNO3的系数比为 _。该步骤不能使用陶瓷容器，原因是_。 （2）滤渣 1 中含量最多的金属元素是_，滤渣 2 的主要成分是_及含硅杂质。 来源:Zxxk.Com （3）步骤调滤液2 的 pH 使之变 _（填“大”或“小”） ，原因是 _（用离 子方程

4、式表示） 。 （4） 有关物质的溶解度如图所示。向“ 滤液 3” 中加入适量KCl ， 蒸发浓缩， 冷却结晶， 过滤得到K2Cr2O7 固体。冷却到_（填标号）得到的K2Cr2O7固体产品最多。 a80b60c40d10 步骤的反应类型是_。 （5）某工厂用m1 kg 铬铁矿粉（含 Cr2O3 40%）制备 K2Cr2O7，最终得到产品 m2 kg，产率为 _。 3【2017 北京卷】 （13 分） TiCl4是由钛精矿（主要成分为 TiO2）制备钛（ Ti）的重要中间产物，制备纯 TiCl4的流程示意图如下： 资料： TiCl4及所含 杂质氯化物的性质 化合物SiCl4 TiCl4AlCl3

5、FeCl3MgCl2 沸点 /58 136 181（升华）316 来源:Zxxk.Com 1412 熔点 /- 69 - 25 193 304 714 在 TiCl 4中的溶解性互溶微溶难溶 （1）氯化过程： TiO 2与 Cl2难以直接反应，加碳生成 CO 和 CO2可使反应得以进行。 已知： TiO2(s)+2 Cl2(g)= TiCl4(g)+ O2(g) H1=+175.4 kJ mol -1 2C(s)+O2(g)=2CO(g) H2=-220.9 kJmol -1 沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和 CO(g)的热化学方程式：_。 氯化过程中CO和 CO2可以相互转化， 根据如

6、图判断： CO2生成 CO 反应的 H_0 （填“ ”“” 或“=”），判断依据：_。 氯化反应的尾气须处理后排放，尾气中的 HCl 和 Cl2经吸收可得粗盐酸、FeCl3溶液， 则尾气的 吸收液依次是_ 。 氯化产物冷却至室温，经过滤得到粗TiCl4混合液，则滤渣中含有_。 （2）精制过程：粗TiCl4经两步蒸馏得纯TiCl4。示意图如下： 物质 a 是_，T2应控制在 _。 4【2017 江苏卷】 (12 分)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含 SiO2和 Fe2O3等杂质 )为 原料制备铝的一种工艺流程如下： 注： SiO2在“ 碱溶 ” 时转化为铝硅酸钠沉淀。 （1

7、）“ 碱溶 ” 时生成偏铝酸钠的离子方程式为_。 （2）向 “ 过滤 ” 所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH_ (填“ 增大 ” 、“ 不变 ” 或“ 减小 ”)。 （3）“ 电解 ” 是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是_。 （4）“电解”是电解 Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为_，阴 极产生的物质A 的化学式为 _。 （5）铝粉在1000时可与 N2反应制备AlN 。在铝粉中添加少量NH4Cl 固体并充分混合，有利于 AlN 的制备，其主要原因是_。 5【2017 江苏卷】 (15 分)某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag(金

8、属层中其他金属含 量过低，对实验的影响可忽略 )。 已知： NaClO 溶液在受热或酸性条件下易分解，如：3NaClO2NaCl+NaClO3 AgCl 可溶于氨水： AgCl+2NH 3 H2O Ag(NH3) 2 + Cl- +2H2O 常温时N2H4 H2O(水合肼 )在碱性条件下能还原 Ag(NH3)2 +： 4Ag(NH3) 2 +N 2H4 H2O4Ag+N2+4NH4 +4NH 3+H2O （1）“ 氧化 ” 阶段需在80条件下进行，适宜的加热方式为_。 （2）NaClO 溶液与 Ag 反应的产物为AgCl 、NaOH 和 O2，该反应的化学方程式为_。 HNO3也能氧化 Ag，

9、从反应产物的角度分析，以HNO3代替 NaClO 的缺点是 _。 （3）为提高 Ag 的回收率，需对 “ 过滤”的滤渣进行洗涤，并 _。 （4）若省略 “ 过滤 ” ，直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水，则需要增加氨水的用量，除因过量 NaClO 与 NH3 H2O 反应外 (该条件下NaClO3与 NH3 H2O 不反应 )，还因为 _。 （5）请设计从 “ 过滤 ” 后的滤液中获取单质Ag 的实验方案： _ _(实验中须使 用 的试剂有： 2 mol L- 1水合肼溶液，1 mol L - 1H 2SO4 )。 6 【 2016 新课标 1 卷】 NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也

10、常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下： 回答下列问题： （1） NaClO2中 Cl 的化合价为 _。 （2）写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式 _。 （3）“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去 Mg 2+和 Ca2+， 要加入的试剂分别为 _、 _。 “电解”中阴极反应的主要产物是_。 （4） “尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物质的量 之比为 _，该反应中氧化产物是_。 （5） “有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧化能力相当 于多少克Cl2的氧化能力。 NaClO2的有效氯含量为_。(

11、 计算结果保留两位小数) 7 【 2016 新课标 3 卷】 以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化剂 中回收 V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为： 物质V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3 质量分数 /% 2. 22. 92. 83.122 286065121 以下是一种废钒催化剂回收工艺路线： 回答下列问题： （1）“酸浸”时V2O5转化为 VO2 +，反应的离子方程式为 _，同时 V2O4转成 VO 2+。“废渣 1”的主要成分是_。 （2）“氧化”中欲使3 mol 的 VO 2+变为 VO 2 +，则

12、需要氧化剂 KClO 3至少为 _mol。 （3）“中和”作用之一是使钒以V4O124-形式存在于溶液中。“废渣2”中含有 _。 （4）“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：4ROH+ V4O124-R4V4O12+4OH - （ROH 为强碱性 阴离子交换树脂） 。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈_性（填“酸”、“碱”或“中”）。 （5）“流出液”中阳离子最多的是_。 （6）“沉钒”得到偏钒酸铵（NH 4VO3）沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式 _。 8 【 2016 北京卷】 以废旧铅酸电池中的含铅废料（Pb、PbO、 PbO2、PbSO4及炭黑等）和 H2SO4为原料， 制备高纯Pb

13、O，实现铅的再生利用。其工作流程如下： （ 1）过程 中，在Fe2 +催化下， Pb 和 PbO 2反应生成 PbSO4的化学方程式是 _。 来源:Zxxk.Com （2）过程中， Fe2 +催化过程可表示为： i：2Fe 2+ PbO 2+4H +SO 4 2- 2Fe 3+PbSO 4+2H2O ii: , 写出 ii 的离子方程式：_。 下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。 a. 向酸化的FeSO4溶液中加入 KSCN 溶液，溶液几乎无色，再加入少量PbO2，溶液变红。 b._ 。 （3）PbO 溶解在 NaOH 溶液中，存在平衡：PbO（s）+NaOH（ aq）NaHP

14、bO2（aq） ，其溶解度曲 线如图所示。 过程的目的是脱硫。滤液1 经处理后可在过程中重复使用，其目的是_( 选填序号 ) 。 A减少 PbO 的损失，提高产品的产率 B重复利用氢氧化钠，提高原料的利用率 C增加 Na2SO4浓度，提高脱硫效率 过滤的目的是提纯，综合上述溶解度曲线，简述过程的操作_。 来源 :Z*xx*k.Com 9 【2016 海南卷】 KAl ( SO4)212H2O（明矾）是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中，采用废易 拉罐（主要成分为Al ，含有少量的Fe、Mg 杂质）制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题： （1）为尽量少引入杂质，试剂应选用_（填标号）。

15、a HCl 溶液bH2SO4溶液 c氨水dNaOH 溶液 （2）易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为_。 （3）沉淀 B 的化学式为 _；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是_。 （4）已知： Kw=1. 010 -14，Al ( OH) 3AlO2 - +H +H 2OK=2. 010 -13。Al ( OH) 3溶于 NaOH 溶液 反应的平衡常数等于_。 10 【2016 江苏卷】 以电石渣 主要成分为Ca( OH)2和 CaCO3 为原料制备 KClO 3的流程如下： （1）氯化过程控制电石渣过量，在75左右进行。氯化时存在Cl2与 Ca( OH)2作用生成Ca( ClO)2的

16、反应， Ca(ClO ) 2进一步转化为 Ca(ClO 3)2，少量 Ca(ClO )2 分解为 CaCl2和 O2。 生成 Ca( ClO)2的化学方程式为。 提高 Cl2转化为 Ca( ClO3)2的转化率的可行措施有（填序号）。 A适当减缓通入Cl2速率 B充分搅拌浆料 C加水使Ca( OH)2完全溶解 （2）氯化过程中Cl2转化为 Ca( ClO3)2的总反应方程式为 6Ca( OH)2+6Cl2Ca( ClO3)2+5CaCl2+6H2O 氯化 完成后过滤。 滤渣的主要成分为（填化学式）。 滤液中Ca( ClO3)2与 CaCl2的物质的量之比n Ca( ClO3)2 n CaCl2

17、 15（填“”、 “”或“ =”）。 （3） 向滤液中加入稍过量KCl 固体可将Ca( ClO3)2转化为 KClO 3， 若溶液中 KClO3的含量为100g?L -1， 从该溶液中尽可能多地析出KClO 3固体的方法是 。 11 【2016 江苏卷】 实验室以一种工业废渣（主要成分为MgCO3、Mg2SiO4和少量 Fe、Al 的氧化物）为原 料制备 MgCO 33H2O。实验过程如下： （1）酸溶过程中主要反应的热化学方程式为 MgCO3( s)+2H +( aq)=Mg2+( aq)+ CO 2( g)+H2O( l) H=50. 4 kJmol 1 Mg2SiO4( s)+ 4H +

18、( aq)=2 Mg2+( aq)+H 2SiO3( s)+H2O( l) H=225. 4 kJmol 1 酸溶需加热的目的是_；所加 H2SO4不宜过量太多的原因是_。 （2）加入 H2O2氧化时发生发应的离子方程式为_。 （3）用下图所示的实验装置进行萃取分液，以除去溶液中的Fe 3+。 实验装置图中仪器A 的名称为 _。 为使Fe 3+尽可能多地从水相转移至有机相，采取的操作：向装有水溶液的仪器 A 中加入一定量 的有机萃取剂，_、静置、分液，并重复多次。 （4）请补充完整由萃取后得到的水溶液制备MgCO 33H2O 的实验方案： 边搅拌边向溶液中滴加氨水， _，过滤、用水洗涤固体23

19、 次，在 50下干燥，得到MgCO3 3H2O。 已知该溶液中pH=8. 5时 Mg( OH)2开始沉淀； pH=5. 0 时 Al ( OH) 3沉淀完全 。 12【2016 四川卷】 资源的高效利用对保护环境、促进经济持续健康发展具有重要作用。磷尾矿主要含 Ca5( PO4)3F 和 CaCO3MgCO3 。某研究小组提出了磷尾矿综合利用的研究方案，制备具有重要工业 用途的 CaCO3、Mg( OH) 2、P4和 H2，其简化流程如下： 已知： Ca5( PO4) 3F 在 950不分解； 4Ca5( PO4) 3F+18SiO2+30C 2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4 请

20、回答下列问题： （1） 950煅烧磷尾矿生成气体的主要成分是_。 （2）实验室过滤所需的玻璃仪器是_。 （3） NH4NO3溶液能从磷矿中浸取出Ca2 +的原因是 _。 （4）在浸取液中通入NH3，发生反应的化学方程式是_。 （5）工业上常用磷精矿 Ca5( PO4)3F 和硫酸反应制备磷酸。已知 25， 101kPa 时： 来源 :学科网 CaO( s)+ H2SO4( l)= CaSO4( s)+ H2O( l) H=- 271kJ/ mol 5 CaO( s)+ 3H3PO4( l)+ HF( g)= Ca5( PO4)3F ( s)+ 5H2O( l) H=- 937kJ/ mol 则

21、 Ca5( PO4)3F 和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是 _。 （6） 在一定条件下CO(g)+ H2O( g) CO2( g)+H2( g) ， 当 CO 与 H2O( g) 的起始物质的量之比为1: 5， 达平衡时， CO 转化了 5 6 。若 akg 含 Ca5( PO4)3F（相对分子质量为 504）的质量分数为10% 的磷尾 矿，在上述过程中有b% 的 Ca5( PO4)3F 转化为 P4， 将产生的CO 与 H2O( g) 按起始物质的量之比 1: 3 混合，则相同条件下达平衡时能产生H2_kg。 13 【2015 安徽卷】（14 分）硼氢化钠（NaBH4）在化工等领域具有重要

22、的应用价值，某研究小组采用偏硼 酸钠 NaBO 2为主要原料制备 NaBH4，其流程如下： 已知： NaBH4常温下能与水反应，可溶于异丙酸（沸点：13） 。 （1）在第步反应加料之前，需要将反应器加热至100以上并通入氩气，该操作的目的是_，原 料中的金属钠通常保存在_中，实验室取用少量金属钠需要用到的实验用品有_， _， 玻璃片和小刀等。 （2）请配平第步反应的化学方程式： NaBO2+SiO2+Na+H2= NaBH4+ Na2SiO3 （3）第步分离采用的方法是_；第步分离（NaBH4）并回收溶剂，采用的方法是_。 （4） NaBH4（s）与水（ l）反应生成NaBO2（s）和氢气（

23、g） ，在 25， 101KPa 下，已知每消耗3. 8 克 NaBH4（s）放热 21. 6KJ，该反应的热化学方程式是_。 14 【2015 新课标 1 卷】 （14 分）硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿 （主要成分为Mg2B2O5H2O 和 Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al 2O3和 SiO2等) 为原料制备硼酸 ( H3BO3) 的工艺流程如图所 示： 回答下列问题： （1）写出Mg2B2O5H2O 与硫酸反应的化学方程式 _。为提高浸出速率，除适当增加硫 酸浓度浓度外，还可采取的措施有_（写出两条）。 （2）利用的磁性，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还

24、剩余的物质是_（写化学式）。 （3） “净化除杂” 需先加 H2O2溶液， 作用是 _。然后再调节溶液的pH 约为 5，目的是 _。 （4） “粗硼酸”中的主要杂质是（填名称）。 （5）以硼酸为原料可制得硼氢化钠（NaBH4） ，它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为_。 （6）单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程 式表示制备过程_。 15 【2015 天津 卷】 （18 分）废旧印刷电路板是一种电子废弃物，其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿法 技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。某化学小组模拟该方法回收 铜和制取胆矾，流程简图如下： 回答下列问题： （1） 反应是将Cu转化为 Cu( NH3) 4 2+， 反应中 H 2O2 的作用是。 写出操作的名称：。 （2）反应 II 是铜氨溶液中的Cu( NH3 ) 4 2+与有机物 RH 反应，写出该反应的离子方程式：。操作 用到的主要仪器名称为，其目的是（填序号）。 a富集铜元素 b使铜元素与水溶液中的物质分离 c增加 Cu 2在水中的溶解度 （3）反应是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和。若操作使用下图装置，图中 存在的错误是。